KR100824125B1 - 촬상 장치 - Google Patents

촬상 장치

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KR100824125B1
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스스무 야마구찌
히로유끼 하또리
가즈오 단쇼오
야스시 호시노
유우이찌 혼다
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코니카 미놀타 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

광학 부재(1)의 다리부(1c)의 접촉부(1d)가 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)과 접촉함으로써, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 광축 방향이 위치 결정되고, 따라서 촬상 소자(2b)의 면 정밀도가 비교적 나쁜 네 코너 부분을 이용하지 않고, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 광축 방향의 위치 결정을 할 수 있다. 또한 거울 프레임(4)이 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)를 위치 결정 기준으로 기판(PC)에 설치됨으로써, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 광전 직교 방향의 위치 결정이 행하여지기 때문에, 마찬가지로 촬상 소자(2b)의 면 정밀도가 비교적 나쁜 네 코너 부분을 이용하는 일없이, 저 비용이면서 높은 위치 결정 정밀도를 달성할 수 있게 된다.

Description

촬상 장치 {IMAGE PICKUP DEVICE}
본 발명은 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등에 설치 가능한 촬상 장치에 관한 것이다.
최근에는 CPU의 고성능화, 화상 처리 기술의 발달 등에 의해 디지털 화상 데이터를 손쉽게 취급할 수 있게 되었다. 특히, 휴대 전화나 PDA에 있어서, 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 기종이 나돌고 있고, 가까운 장래에 무선 통신 속도의 비약적인 향상을 기대할 수 있다는 점에서, 이러한 휴대 전화나 PDA간에 화상 데이터의 전송이 빈번하게 행해질 것이 예상된다.
그런데, 현 상황에서는 디지털 스틸 카메라 등으로 피사체 상(像)을 화상 데이터로 변환한 후에, 퍼스널 컴퓨터 등을 거치고 인터넷을 통해서 이러한 화상 데이터를 전송하는 것이 행하여지고 있다. 그러나, 이러한 양태에서는 화상 데이터를 전송하기 위해서, 디지털 스틸 카메라와 퍼스널 컴퓨터의 쌍방의 기기를 갖고 있지 않으면 안된다. 이에 대하여, 휴대 전화에 CCD형 이미지 센서 등의 촬상 소자를 탑재하려고 하는 시도가 있다. 이러한 시도에 의하면, 디지털 스틸 카메라나 퍼스널 컴퓨터를 소유할 필요가 없고, 손쉽게 갖고 다닐 수 있는 휴대 전화에 의해 화상을 촬상하여 상대에게 보내는 일을 용이하게 할 수 있게 된다.
그러나, 현 상황에서는 휴대 전화보다 훨씬 대형의 디지털 스틸 카메라가 가지는 기능을 그 휴대 전화에 갖게 하게 되면, 휴대 전화 자체가 크고 무거워져 손쉽게 운반할 수 없게 되는 문제가 있다. 또한, 그 만큼 제조 비용도 증대된다.
특히, 디지털 스틸 카메라의 주요 구성 요소인 촬영 광학계와, 촬상 소자를 유닛화한다고 하여도, 촬상 광학계의 합초(合焦) 위치에 촬상 소자의 광전 변환부를 적절히 세트하지 않으면 안되어, 그 조정을 어떻게 할지가 문제가 된다. 예를 들면, 촬상 소자와 촬영 광학계를 동일한 기판에 각각 설치하는 경우, 기판에 부착하기 위해서 이용하는 접착제의 두께의 변동이나 구성 부품의 치수 변동 등의 요인으로 인해, 촬영 광학계의 합초 위치에 촬영 소자의 광전 변환부를 정밀도가 좋게 조립하기는 곤란하다고 할 수 있다. 따라서, 촬영 광학계의 합초 위치와 촬상 소자 수광부의 조립 정밀도를 높이기 위해서는, 고정밀도의 조립 기술을 필요로 한다거나, 혹은 별도로 합초 위치를 조정하는 기구를 필요로 하게 되고, 그렇게 되면 제조 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다. 예를 들어, 종래 기술의 문제점을 지적한다.
도6은 종래 기술의 촬상 장치의 일례를 나타내는 단면도로, 유리 에폭시제의 기판(PC) 상에 촬상 소자(110)가 배치되고, 상면의 단자(도시되지 않음)로부터 다수의 와이어(W)에 의해 기판(PC)의 이면에 배치된 화상 처리 IC 회로(111)와 접속되어 있다.
촬상 소자(110)를 덮도록 하여 제1 케이싱(101)이 배치되고, 그 위에 제2 케이싱(102)이 탑재되고, 볼트(103)에 의해 기판에 대하여 모두 체결되어 있다. 제1 케이싱(101)과 제2 케이싱(102) 사이에는 적외선 커트 필터(104)가 배치되어 있다.
제2 케이싱(102)의 상부는 원통형으로 되어 있고, 그 내면에 형성된 암나사(102a)에 수나사(105a)를 나사 결합시킴으로써, 렌즈(106)를 내포하는 렌즈 경통(105)이 제2 케이싱(102)에 대하여 광축 방향의 위치를 조정 가능하게 부착되어 있다. 렌즈 경통(105)은 상부에 스로틀부(105b)를 형성하고 있다.
이와 같이 종래 기술의 촬상 장치는 다수의 부품으로 이루어지는 비교적 대형의 장치가 되어 있고, 따라서 상술한 제조 비용의 문제도 그렇지만, 이들 부품의 조립에 시간이 걸림과 동시에, 조립 시에는 렌즈 경통(105)을 회전시키면서 촬상 소자(110)와 렌즈(106)의 상대 위치 조정을 행할 필요도 있다. 이러한 문제에 대하여, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제9-284617호 공보에는, 촬상 소자와 광학계를 유닛화한 촬상 장치가 개시되어 있다.
이러한 촬상 장치에 따르면, 유닛화됨으로써 부품 점수의 삭감이나 콤팩트화가 도모되어 있기 때문에, 휴대 전화 등에 탑재하는 것도 용이하다. 그런데, 이러한 촬상 장치는 촬상 소자 그 자체인 소위 베어 칩의 네 코너를, 렌즈 광축 방향의 위치 결정, 및 렌즈 광축 직교 방향의 위치 결정에 사용하고, 그에 따라 핀트가 있던 상(像)을 베어 칩의 광전 변환부의 적절한 위치에 결상시키는 구성으로 되어 있다. 그런데, 베어 칩의 네 코너의 에지는 일반적으로는 두께 0.5㎜ 전후의 실리콘 웨이퍼를 자른 그대로의 상태이기 때문에, 그 상태로는 평면도나 거칠기 등의 면 정밀도가 나쁘다고 하는 실상이 있다. 따라서, 이러한 베어 칩의 네 코너의 에지를 이용하면서 위치 결정 정밀도를 향상시키기 위해서는, 렌즈부의 보유부를 베어 칩의 네 코너로부터 각면에 따라 가능한 한 길게 연장시킬 필요가 있는데, 이에 따라 구성이 대형화되는 문제가 발생한다. 특히, 베어 칩의 렌즈부측의 면에, 기판과 접속되는 와이어 본딩의 패드가 배치되어 있는 경우에는, 이들을 피하지 않으면 안되며, 이에 따라 보유부의 설계가 곤란해진다.
또한, 상기와 같은 문제를 해소하기 위해서, 렌즈에, 렌즈의 초점 거리 위치 근방까지 연장시킨 다리부를 설치하고, 이러한 다리부를 촬상 소자와 직접적으로 접촉시킴으로써 촬상 장치를 구성하는 시도가 있다. 이러한 시도에 따르면, 렌즈의 합초 위치에 촬상 소자의 광전 변환부를 배치할 수 있어, 촬상 장치의 조립시 수고를 대폭 감소시킬 수 있다.
그런데, 이러한 콤팩트한 촬상 장치를 탑재한 여러 가지 기기에 있어서는, 진동이나 잘못 낙하시켰을 때의 충격 등이 부여될 것이 예상된다. 이러한 경우, 렌즈의 다리부를 촬상 소자와 접촉시키고 있으면, 진동 때문에 렌즈가 흔들리거나 충격에 의해 촬상 소자가 파손될 우려가 있다.
이러한 문제에 대하여, 렌즈를 촬상 소자에 대하여 렌즈 홀더에 의해 소정 압력을 부여하면서 접촉시키고, 렌즈 홀더와 기판을 접착함으로써 고정한다고 하는 것도 생각할 수 있다(일본 특허 공개 평성 제9-284617호 참조). 이러한 기술에 따르면, 렌즈와 촬상 소자의 흔들거림은 억제되지만, 접착제의 두께나 부품 형상의 경시 변화에 의해 상기 압력이 감소한 경우, 렌즈가 흔들릴 가능성이 있다. 또한, 충격력에 의해 상기 렌즈가 상기 촬상 소자를 파손시킬 우려가 여전히 남아 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 저렴하면서 부품 점수를 삭감할 수 있고, 소형화가 도모되고, 또한 조정하지 않더라도 정밀도가 좋게 조립할 수 있으며, 나아가서는 방진 및 방습 구조를 지니고, 또한 신뢰성이 높은 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 제1의 본 발명의 촬상 장치는,
기판 상에 배치되는 촬상 장치에 있어서,
화소가 배치된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 주위에 형성된 주위면과, 상기 주위면과 교차하는 측면을 구비한 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와,
상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부와 일체화되고 상기 렌즈부를 지지하는 다리부, 및 상기 촬상 소자와 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재를 포함하고,
상기 광학 부재의 상기 접촉면은, 상기 촬상 소자의 상기 주위면과만 직접 접촉하던가, 혹은 상기 촬상 소자의 상기 주위면에 표면재가 마련되어 있는 경우에는, 상기 주위면 혹은 상기 표면재와만 접촉하는 것을 특징으로 한다.
제2의 본 발명의 촬상 장치는,
기판 상에 배치되는 촬상 장치에 있어서,
화소가 배열된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 주위에 형성된 주위면을 구비한 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와,
상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부와 일체화되고 상기 렌즈부를 지지하는 다리부, 및 상기 촬상 소자와 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재를 포함하고,
상기 광학 부재의 상기 접촉면은, 상기 촬상 소자의 상기 주위면과만 직접 접촉하던가, 혹은 상기 촬상 소자의 상기 주위면에 표면재가 마련되어 있는 경우에는, 상기 주위면 혹은 상기 표면재와만 접촉함으로써, 상기 렌즈부와 상기 촬상 소자의 상기 광전 변환부와의 광축 방향의 위치 결정이 행하여지고,
상기 거울 프레임이, 상기 기판에 대하여 설치되고, 또한 상기 광학 부재가 상기 거울 프레임에 유지됨으로써, 상기 렌즈부와 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부와의 광축 직교 방향의 위치 결정이 행하여지는 것을 특징으로 한다.
제1의 본 발명의 촬상 장치는, 기판 상에 배치되는 촬상 장치에 있어서, 화소가 배치된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 주위에 형성된 주위면과, 상기 주위면과 교차하는 측면을 구비한 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부와 일체화되고 상기 렌즈부를 지지하는 다리부, 및 상기 촬상 소자와 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재의 상기 접촉면은, 상기 촬상 소자의 상기 주위면과만 직접 접촉하던가, 혹은 상기 촬상 소자의 상기 주위면에 표면재가 마련되어 있는 경우에는, 상기 주위면 혹은 상기 표면재와만 접촉하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에서의 주위면이란, 상기 촬상 소자의 상기 광전 변환부의 표면과 대략 동일 평면 상에 존재하는 면을 말하며, 상기 촬상 소자의 측면은 제외되는 것으로 한다.
특히, 상기 주위면에 상기 촬상 소자와 상기 기판을 접속하기 위한 결선용 단자가 형성되어 있는 경우, 상기 다리부의 상기 접촉면이 상기 결선용 단자보다도 상기 수광면측에 있어서 상기 주위면과 접촉하도록 구성하면, 촬상 소자를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도, 이러한 결선용 단자와의 간섭이 억제되고, 게다가 고 정밀도의 위치 결정이 달성되게 된다.
또한, 상기 광전 변환부를 상기 촬상 소자의 중앙부에 배치하면, 상기 주위면에서의 상기 다리부의 상기 접촉면이 접촉 가능한 영역을 상기 렌즈부의 광축에 대하여 대칭으로 배치할 수 있기 때문에, 상기 촬상 소자를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도, 상기 접촉면의 면적을 넓게 확보할 수 있어, 안정된 위치 결정을 달성할 수 있다.
또한, 상기 촬상 소자의 내부이고, 상기 주위면의 내측에는, 상기 촬상 소자의 화상 처리 회로가 배치되어 있으면, 촬상 장치를 부착하는 기판측에 화상 처리 회로를 설치할 필요가 없게 되어, 기판의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부를, 광축 방향으로 가압하는 탄성 부재를 갖으면, 이러한 탄성 부재의 탄성력을 이용하여 상기 렌즈부를 적절한 힘으로 광축 방향에 따라서 압박할 수 있어, 내측에 회로가 배치된 상기 촬상 소자의 주위면(액티브 영역)에 과대한 스트레스가 발생하는 일이 없다.
또한, 상기 렌즈부보다 피사체측에 배치되고, 상기 탄성 부재를 통해 상기 렌즈부를 가압하는, 적어도 일부가 광을 투과 가능한 커버 부재를 갖으면, 상기 렌즈부가 드러나게 되는 일이 없어, 그 보호가 도모되므로 바람직하다.
또한, 상기 커버 부재의 광을 투과 가능한 부분이 적외선 흡수 특성을 갖는 재질로 형성되어 있으면, 별도로 적외선 커트 필터를 마련할 필요가 없어져 부품 점수를 삭감할 수 있기 때문에 바람직하다. 단지, 상기 커버 부재를 적외선 흡수 특성을 갖는 재질로 형성하는 것으로 대신하여, 혹은 이에 덧붙여 적외선 흡수 특성을 갖는 피막을 상기 커버 부재의 표면에 코팅해도 좋다.
또한, 제1 발명의 촬상 장치에 있어서는, 상기 촬상 소자의 상기 광전 변환부에 근접하는 위치에, 상기 광학 부재의 다리부가 배치되는 경우가 있으므로, 상기 렌즈부의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀과, 상기 제1 스로틀에 대하여 피사체측에 배치되고 주변 광속을 규제하는 제2 스로틀을 설치함으로써, 불필요한 광의 입사를 저감하여, 상기 다리부로부터의 내면 반사가 고스트로서 수광면에 도달하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해 고화질의 화상을 형성할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부가 피사체측에 F 번호를 규정하는 스로틀을 지니고 상(像)측으로 강한 곡율의 면을 향한 플러스의 단일 렌즈로 이루어지면, 상기 촬상 소자의 수광면에 입사하는 광속을 수직에 가까운 각도로 입사시켜, 즉 텔레센트릭에 가까운 것으로 할 수 있어, 이에 따라 고화질의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 렌즈부의 형상을 상측으로 강한 곡율의 면을 향한 플러스 렌즈의 형상으로 함으로써, 제1 스로틀과 렌즈부의 주요점의 간격이 크게 취해져, 보다 텔레센트릭에 가까운 바람직한 구성이 된다.
또한, 상기 렌즈부가 2매 이상의 렌즈로 구성되면, 수차 보정의 자유도가 증대되어 보다 고화질의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 상기 렌즈부가 적어도 1매의 플러스 렌즈와 적어도 1매의 마이너스 렌즈를 포함하면, 이들을 이용함으로써 구면 수차나 상면 만곡 등의 여러 가지 수차 보정을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 상기 렌즈를 수지 재료로 구성한 경우에 문제가 되기 쉽고, 온도 변화 시의 굴절률 변화나 렌즈 형상 변화의 영향도 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 조합하는 것으로 상쇄할 수 있어, 온도 변화에 의한 상점(像点) 위치의 변동을 작게 억제할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부의 가장 상측 렌즈는 플러스 렌즈이고, F 번호를 규정하는 제1 스로틀이 상기 가장 상측의 렌즈보다 피사체측에 배치되어 있고, 상기 촬상 소자의 수광면에 입사하는 광속의 텔레센트릭 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 렌즈부의 각 렌즈에 설치된 광축과 평행한 면을 결합함으로써 각 렌즈의 광축 직교 방향의 위치 결정이 행하여져 있으면, 복수의 렌즈 광축을 용이하게 일치시킬 수 있다.
제2의 본 발명의 촬상 장치는, 기판 상에 배치되는 촬상 장치에 있어서, 화소가 배열된 광전 변환부와, 상기 광전 변환부의 주위에 형성된 주위면을 구비한 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부와 일체화되고 상기 렌즈부를 지지하는 다리부 및 상기 촬상 소자와 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재의 상기 접촉면은 상기 촬상 소자의 상기 주위면과만 직접 접촉하던가, 혹은 상기 촬상 소자의 상기 주위면에 표면재가 마련되어 있는 경우에는 상기 주위면 혹은 상기 표면재와만 접촉함으로써, 상기 렌즈부와 상기 촬상 소자의 상기 광전 변환부와의 광축 방향의 위치 결정이 행하여지고, 상기 거울 프레임이 상기 기판에 대하여 설치되고, 또한 상기 광학 부재가 상기 거울 프레임에 유지됨으로써, 상기 렌즈부와 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부와의 광축 직교 방향의 위치 결정이 행하여지는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 주위면에 상기 촬상 소자와 상기 기판을 접속하기 위한 결선용 단자가 형성되어 있는 경우, 상기 다리부의 상기 접촉면이 상기 결선용 단자보다도 상기 수광면측에 있어서 상기 주위면과 접촉하도록 구성하면, 촬상 소자를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도, 이러한 결선용 단자와의 간섭이 억제되고, 게다가 고 정밀도의 위치 결정이 달성되게 된다.
또한, 상기 광전 변환부를 상기 촬상 소자의 중앙부에 배치하면, 상기 주위면에서의 상기 다리부의 상기 접촉면이 접촉 가능한 영역을 상기 렌즈부의 광축에 대하여 대칭으로 배치할 수 있기 때문에, 상기 촬상 소자를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도, 상기 접촉면의 면적을 넓게 확보할 수 있어, 안정된 위치 결정을 달성할 수 있다.
또한, 상기 촬상 소자의 내부이고, 상기 주위면의 내측에는 상기 촬상 소자의 화상 처리 회로가 배치되어 있으면, 촬상 장치를 부착하는 기판측에 화상 처리 회로를 설치할 필요가 없게 되어, 기판의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부를 광축 방향으로 가압하는 탄성 부재를 갖으면, 이러한 탄성 부재의 탄성력을 이용하여 상기 광학 부재를 적절한 힘으로 광축 방향에 따라서 압박할 수 있어, 내측에 회로가 배치된 상기 촬상 소자의 주위면(액티브 영역)에 과대한 스트레스가 발생하는 일이 없어, 촬상 소자의 보호라고 하는 관점에서 바람직하다. 또한, 상기 거울 프레임의 광축 방향에 커다란 힘이 부가된 경우에도, 그 힘은 기판에는 전달되지만 직접 촬상 소자에 전달되지 않아, 촬상 소자의 보호라고 하는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 렌즈부보다 피사체측에 배치되고, 상기 탄성 부재를 통해 상기 렌즈부를 가압하는, 적어도 일부가 광을 투과 가능한 커버 부재를 갖으면, 상기 렌즈부가 드러나게 되는 일이 없어, 그 보호가 도모되므로 바람직하다.
또한, 상기 커버 부재의 광을 투과 가능한 부분이 적외선 흡수 특성을 갖는 재질로 형성되어 있으면, 별도로 적외선 커트 필터를 마련할 필요가 없어져 부품 점수를 삭감할 수 있기 때문에 바람직하다. 단지, 상기 커버 부재를 적외선 흡수 특성을 갖는 재질로 형성하는 것으로 대신하여, 혹은 이에 덧붙여 적외선 특성을 갖는 피막을 상기 커버 부재의 표면에 코팅해도 좋다.
또한, 상기 광학 부재가 상기 거울 프레임에 대하여 피사체측으로부터 삽입 가능하게 되어 있으면, 상기 렌즈부의 조립성이 향상되어 자동 조립 등을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 제2 발명의 촬상 장치에서는, 상기 촬상 소자의 상기 광전 변환부에 근접하는 위치에 상기 광학 부재의 다리부가 배치되는 경우가 있기 때문에, 상기 렌즈부의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀과, 상기 제1 스로틀에 대하여 피사체측에 배치되고 주변 광속을 규제하는 제2 스로틀을 설치함으로써, 불필요한 광의 입사를 저감하여, 상기 다리부로부터의 내면 반사가 고스트로서 수광면에 도달하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 고화질의 화상을 형성할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부가 피사체측에 F 번호를 규정하는 스로틀을 지니고 상측으로 강한 곡율의 면을 향한 플러스의 단일 렌즈로 이루어지면, 상기 촬상 소자의 수광면에 입사하는 광속을 수직에 가까운 각도로 입사시켜, 즉 텔레센트릭에 가까운 것으로 할 수 있어, 이에 따라 고화질의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 렌즈부의 형상을 상측으로 강한 곡율의 면을 향한 플러스 렌즈의 형상으로 함으로써, 제1 스로틀과 렌즈부의 주요점의 간격이 크게 취해져, 보다 텔레센트릭에 가까운 바람직한 구성이 된다.
또한, 상기 렌즈부가 2매 이상의 렌즈로 구성되면, 수차 보정의 자유도가 증대되어, 보다 고화질의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 상기 렌즈부가 적어도 1매의 플러스 렌즈와 적어도 1매의 마이너스 렌즈를 포함하면, 이들을 이용함으로써 구면 수차나 상면 만곡 등의 여러 가지 수차 보정을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 상기 렌즈를 수지 재료로 구성한 경우에 문제가 되기 쉽고, 온도 변화 시의 굴절률 변화나 렌즈 형상 변화의 영향도 플러스 렌즈와 마이너스 렌즈를 조합하는 것으로 상쇄할 수 있고, 따라서 온도 변화에 의한 상점 위치의 변동을 작게 억제할 수 있다.
또한, 상기 렌즈부의 가장 상측 렌즈는 플러스 렌즈이고, F 번호를 규정하는 제1 스로틀이 상기 가장 상측의 렌즈보다 피사체측에 배치되어 있고, 상기 촬상 소자의 수광면에 입사하는 광속의 텔레센트릭 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 렌즈부의 각 렌즈에 설치된 광축과 평행한 면을 결합함으로써, 각 렌즈의 광축 직교 방향의 위치 결정이 행하여져 있으면, 복수의 렌즈 광축을 용이하게 일치시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 제3의 본 발명의 촬상 장치는, 기판과, 광전 변환부를 구비하고, 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부를 구비한 광학 부재와, 탄성 수단을 포함하고, 상기 광학 부재는 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 촬상 소자를 향해 압박되는 것을 특징으로 한다.
제4의 본 발명의 촬상 장치는, 기판과, 광전 변환부를 구비하고, 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부를 구비한 광학 부재와, 상기 광학 부재를 지지하고 탄성 수단을 구비하는 거울 프레임을 포함하고, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해, 상기 광학 부재는 상기 촬상 소자를 향해 압박되는 것을 특징으로 한다.
제3의 본 발명의 촬상 장치는, 기판과, 광전 변환부를 구비하고, 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부를 구비한 광학 부재와, 탄성 수단을 포함하고, 상기 광학 부재는 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 촬상 소자를 향해 압박되고 있기 때문에, 예를 들면, 상기 광학 부재의 다리부를 상기 촬상 소자의 표면에 접촉하여 압박함으로써, 상기 광학 부재와 상기 촬상 소자와의 광축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있음에도 불구하고, 경시 변화에 의해 부품에 휘어짐 등의 변형이 생긴 경우에도, 안정된 탄성력으로 상기 광학 부재를 상기 촬상 소자에 대하여 압박할 수 있고, 이에 의해 진동이 생겼을 때의 상기 광학 부재의 흔들거림을 억제할 수 있으며 충격이 생겼을 때에 있어서의 상기 촬상 소자의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 촬상 소자로서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 보수성 금속 산화막 반도체)형 이미지 센서가 바람직하지만, CCD(Charged Coupled Device: 전하 결합 소자)형 이미지 센서이어도 좋다.
또한, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해, 상기 다리부가 5g 이상 500 g 이하의 하중으로 상기 촬상 소자에서의 상기 렌즈부를 향한 표면과 접촉하고 있으면, 탄성력의 적정한 관리에 의해 상기 촬상 소자의 파손 등을 억제할 수 있다.
또한, 상기 기판에 고정되는 거울 프레임에 부착되고, 상기 렌즈부보다 피사체측에 배치되고, 상기 탄성 수단을 가압하고, 적어도 일부가 광을 투과 가능한 커버 부재를 갖으면, 상기 렌즈부의 보호를 도모할 수 있다. 즉, 상기 커버 부재를 위해서, 상기 렌즈부가 외부에 대하여 드러나게 되지 않기 때문에, 상기 렌즈부에 잘못해서 힘이 가해져, 그 결과 상기 촬상 소자를 파손한다고 하는 일이 억제된다.
또한, 상기 탄성 수단이 상기 광학 부재 및 상기 커버 부재와 별도의 부재로 구성되면, 상기 탄성력의 관리를 행할 때에, 상기 탄성 수단만을 교환하면 되어, 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 탄성 수단이 코일 스프링이면, 장기간 안정적으로 탄성력을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 탄성 수단이 중앙에 개구를 갖는 시트형 부재이면, 조립이 용이하여 공간 절약이란 점에서도 바람직하다.
또한, 상기 시트형 부재가 차광성을 갖는 부재로 이루어지고, 상기 렌즈부의 F 번호를 규정하는 스로틀 기능을 겸하면, 별도로 스로틀을 설치할 필요가 없게 되어 부품 점수의 삭감이 되기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 탄성 수단이 상기 커버 부재와 일체화되어 있으면, 부품 점수의 삭감이 되기 때문에 바람직하다.
제4의 본 발명의 촬상 장치는, 기판과, 광전 변환부를 구비하고, 상기 기판 상에 탑재된 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체 상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부를 구비한 광학 부재와, 상기 광학 부재를 지지하고 탄성 수단을 구비하는 거울 프레임을 포함하고, 상기 광학 부재는 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 촬상 소자를 향해 압박되고 있기 때문에, 예를 들면, 상기 광학 부재의 다리부를 상기 촬상 소자의 표면에 접촉하여 압박함으로써, 상기 광학 부재와 상기 촬상 소자와의 광축 방향의 위치 결정을 용이하게 할 수 있음에도 불구하고, 경시 변화에 의해 부품에 휘어짐 등의 변형이 생긴 경우에도, 안정된 탄성력으로 상기 광학 부재를 상기 촬상 소자에 대하여 압박할 수 있고, 이에 의해 진동이 생겼을 때의 상기 광학 부재의 흔들거림을 억제할 수 있으며 충격이 생겼을 때의 상기 촬상 소자의 파손을 억제할 수 있다.
또한, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해, 상기 다리부가 5g 이상 500 g 이하의 하중으로 상기 촬상 소자에서의 상기 렌즈부를 향한 표면과 접촉하고 있으면, 탄성력의 적정한 관리에 의해 상기 촬상 소자의 파손 등을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 염가이면서 부품 점수를 삭감할 수 있고, 소형화가 도모되고, 또한 조정하지 않더라도 정밀도가 좋게 조립할 수 있으며, 나아가서는 방진, 방습의 구조를 지니고, 또한 신뢰성이 높은 촬상 장치를 제공할 수 있다.
도1은 제1 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도2는 도1의 촬상 장치의 사시도.
도3은 광학 부재의 사시도.
도4는 광학 부재의 하면도.
도5는 촬상 소자의 상면도.
도6은 종래 기술의 촬상 장치의 일례를 나타내는 단면도.
도7은 제2 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도8은 도1 및 도7의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)의 제1 실시예(실시예1)에 관한 수차도.
도9는 도1 및 도7의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)의 제2 실시예(실시예3)에 관한 수차도.
도10은 제3 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도11은 도10의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(19)의 렌즈부(1a', 9a')의 제3 실시예(실시예3)에 관한 수차도.
도12는 제3 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도13은 도12의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(19')의 렌즈부(1a', 9a')의 제4 실시예(실시예4)에 관한 수차도.
도14는 제1 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도15는 탄성 수단의 변형예를 포함하는 촬상 장치의 단면도.
도16은 광학 부재와 탄성 수단을 분해한 상태에서 나타내는 사시도.
도17은 제2 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도18은 탄성 수단의 다른 변형예를 포함하는 촬상 장치의 단면도.
도19는 제3 실시예에 관한 촬상 장치의 단면도.
도20은 탄성 수단의 다른 변형예를 나타내는 사시도.
도21은 탄성 수단의 다른 변형예를 포함하는 촬상 장치의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1, 11, 19, 36 : 광학 부재
1a, 1a' : 렌즈부
1c : 다리부
1d : 접촉부
2 : 촬상 유닛
2a : 주위면
2b : 촬상 소자
2d : 광전 변환부
3 : 스로틀 판
4, 46 : 거울 프레임
5, 15 : 차광 판
6 : 탄성 수단
7 : 필터
8 : 차광 시트
9 : 피사체측 렌즈
9a : 렌즈부
16 : 탄성 부재
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 제1 실시예에 따른 촬상 장치의 단면도이다. 도2는 도1의 촬상 장치의 사시도이다. 도3은 광학 부재의 사시도이고, 도4는 광학 부재의 하면도이다. 도5는 촬상 소자의 상면도이다.
광학 부재(1)는 투명한 수지재를 소재로 하여, 도1, 도3 및 도4에 도시하는 바와 같이, 관 형상의 다리부(1c)와, 다리부(1c)의 일부로서 그 하단에 형성된 4개의 접촉부(1d)와, 다리부(1c)의 상단 주위에 형성된 단부(1e)와, 다리부(1c)의 상단을 막는 판 형상의 상면부(1b)와, 상면부(1b)의 중앙에 형성된 볼록 렌즈부(1a)에 의해 일체로 형성되어 있다. 또한, 상면부(1b)의 상면이고 볼록 렌즈부(1a)의 주위에는, 차광성이 있는 소재로 이루어지고, 볼록 렌즈부(1a)의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀로서의 개구(3a)를 갖는 스로틀 판(3)이 접착 등에 의해 고정되어 있다.
광학 부재(1)의 외측에는 차광성이 있는 소재로 이루어지는 거울 프레임(4)이 배치되어 있다. 거울 프레임(4)은 도2로부터 분명한 바와 같이, 각주형의 하부(4a)와 원통형의 상부(4b)를 형성하고 있다. 하부(4a)의 하단은 기판(PC) 위와 접촉하고, 접착제 B에 의해 고착되어 있다. 하부(4a)의 상면은 격벽(4c)에 의해 주변측이 덮혀 있고, 격벽(4c)의 원형 내주면에는 광학 부재(1)의 다리부(1c)가 밀착하여 감합되어 있다. 따라서, 기판(PC)와 거울 프레임(4)을, 예를 들면 자동 조립기에 구비된 광학 센서(도시하지 않음) 등을 이용하여, 격벽(4c)의 원형 내주면 중심과 후술하는 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 중심을 일치시키도록 위치 결정 배치하기만 하여도, 후술하는 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 대하여 렌즈부(1a)를 광축 직교 방향으로 정밀도 좋게 위치 결정할 수 있다.
한편, 거울 프레임(4)의 상부(4b) 상단에는 차광 판(5)이 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광 판(5)은 그 중앙에 제2 스로틀로서의 개구(5a')를 갖고 있다. 차광 판(5)의 개구(5a')의 아래쪽에는 적외선 흡수 특성을 갖는 소재로 이루어지는 필터(7)가 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광 판(5)과 필터(7)로 커버 부재를 구성한다.
도1에 있어서, 차광 판(5)과 광학 부재(1)의 단부(1e) 사이에는 고무 혹은 스프링 부재 등으로 이루어지는 탄성 부재(6)가 배치되고, 차광 판(5)이 거울 프레임(4)에 부착됨으로써 탄성 변형되어, 그 탄성력에 의해 광학 부재(1)를 도1 중 아래쪽을 향해서 가압하고 있다. 따라서, 차광 판(5)으로부터의 힘은 거울 프레임(4)을 거쳐 기판(PC)에는 전달되지만, 직접 촬상 소자(2b)에 전달되는 일이 없다. 또한, 탄성 부재(6)를 스로틀 판(3)과 일체로 형성하면, 부품 점수의 삭감을 도모할 수 있다.
도5에 있어서, 촬상 유닛(2)은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 보수성 금속 산화막 반도체)형 이미지 센서 등의 촬상 소자(2b)로 이루어진다. 직사각형 박판 형상의 촬상 소자(2b)의 하면은 기판(PC)의 상면에 장착되어 있다. 촬상 소자(2b)의 상면 중앙에는 소자가 2차원적으로 배열된 광전 변환부(2d)가 형성되어 있고, 그 주위에는 촬상 소자(2b)의 내부이고 또한 내측에 화상 처리 회로가 구성되어 있는 주위면(2a)이 형성되어 있다. 얇은 측면과 직교하도록 교차한 주위면(2a)의 외연 근방에는 다수의 패드(2c)가 배치되어 있다. 결선용 단자인 패드(2c)는 도1에 나타내는 바와 같이 와이어(W)를 통해 기판(PC)와 접속되어 있다. 와이어(W)는 기판(PC) 상의 소정 회로와 접속되어 있다.
또한, 도4로부터 분명한 바와 같이, 광학 부재(1)의 접촉부(1d)는 다리부(1c)의 하단에서 원호형으로 돌출하여 다리부(1c)의 일부를 구성하여 이루어지고, 도5에 점선으로 도시한 바와 같이, 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 있어서, 접촉부(1d)만이 패드(2c)의 내측과 접촉한 상태로 배치되게 된다. 따라서, 면 평면도에 관해서는 접촉부(1d)의 하면(접촉면)만 소정 범위로 유지되면 족하다. 또한, 본 실시예에서는 4개소의 접촉부를 마련하고 있지만, 2개소 혹은 3개소여도 좋다. 접촉부(1d)가 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)과 접촉한 상태에서, 광학 부재(1)의 단부(1e)의 하면과 거울 프레임(4)의 하부(4a)의 격벽(4c) 사이에는 간극(Δ)이 형성되도록 되어 있기 때문에, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 거리(L)(즉 광축 방향의 위치 결정)는 다리부(1c)의 길이에 의해 정밀도가 좋게 설정되도록 되어 있다. 또한, 광학 부재(1)를 플라스틱 재료로 구성하고 있기 때문에, 온도 변화 시의 렌즈부의 굴절률 변화에 기초하는 합초 위치의 어긋남을 저감하는 것도 가능하다. 즉, 플라스틱 렌즈는 온도가 상승함에 따라서 렌즈의 굴절률이 떨어져, 결상 위치가 관전 변환부로부터 멀어지는 방향으로 변화한다. 한편, 다리부(1c)는 온도 상승에 의해 신장하기 때문에, 합초 위치 어긋남의 저감 효과가 있다. 또한, 본 실시예의 광학 부재(1)는, 비중이 비교적 가벼운 플라스틱 재료로 이루어지기 때문에, 동일체적이라도 유리에 비하여 경량이며 또한 충격 흡수 특성아 우수하기 때문에, 촬상 장치를 잘못 떨어뜨린 경우라도, 촬상 소자(2b)의 파손을 극력 억제할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또한, 도5에 도시한 바와 같이, 광학 부재(1)가 거울 프레임(4) 내에서 임의로 회전할 수 있는 구조이면, 접촉부(1d)가 패드(2c)와 간섭하기 때문에, 회전이 규제되면서 조립되는 구조(예를 들면 회전 스토퍼를 거울 프레임(4)에 설치하는 등)가 바람직하다.
본 실시예의 동작에 대하여 설명한다. 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)는 피사체 상을 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 결상한다. 촬상 소자(2b)는 수광한 광의 양에 따른 전기적 신호를 화상 신호 등으로 변환하여 패드(2c) 및 와이어(W)를 통해 출력할 수 있게 되어 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 광학 부재(1)를 기판(PC) 상에 부착하는 것이 아니라, 촬상 소자(2b)의 주위면(2a) 상에 부착하고 있기 때문에, 광학 부재(1)의 다리부(1c)(접촉부(1d)를 포함함)의 치수 정밀도, 즉 상술한 거리(L)의 정밀도를 관리함으로써, 조립 시에 렌즈부(1a)의 합초 위치에 관한 조정을 불필요하게 할 수 있다.
본 발명의 촬상 장치는 피사체 거리에 따른 핀트 조정 기구가 없기 때문에, 렌즈로서는 원거리 피사체에서 근거리 피사체까지 핀트가 맞는 팬 포커스 렌즈일 필요가 있다. 따라서, 과초점 거리 U≒f2/(F×2P)(단, f: 렌즈의 초점 거리, F: 렌즈의 F 번호, P: 촬상 소자의 화소 피치)에 있어서의, 렌즈부(1a)의 상점 위치와, 촬상 소자(2b)의 광전 전환부(2d)와의 광축 방향의 위치를 일치시킴으로써, 기하 광학적으로는 무한하게 먼 곳에서 U/2의 거리 물체에 핀트가 맞았다고 간주할 수 있는 상태가 된다.
예를 들면, f= 3.2㎜, F= 2.8, P=0.0056㎜인 경우, 기준 피사체 거리로서, 과초점 거리 U≒f2/(F×2P)=0.33m에서의 렌즈부(1a)의 상점 위치와, 촬상 소자(2b)의 광전 전환부(2d)와의 광축 방향의 위치를 일치시키도록, 상술한 거리(L)을 설정하면, 무한히 먼 곳에서 약 0.17m의 거리까지 핀트가 맞은 상태가 된다. 또한, 반드시 과초점 거리를 기준 피사체 거리로 할 필요는 없으며, 예를 들면 보다 먼 곳의 화질에 중점을 두고 싶은 경우에는, 기준 피사체 거리를 과초점 거리보다 먼 곳에 설정하면 된다(구체적으로는 상술한 거리(L)을 약간 짧게 하면 좋음).
여기서, 거리(L)의 정밀도인데, 팬 포커스 렌즈로서 합초 위치의 조정을 불필요하게 하기 위해서는, 촬상 장치(2b)의 광전 전환부(2d)와, 렌즈부(1a)의 기준 피사체 거리에서의 상점의 광축 방향 어긋남을, 공기 환산 길이로 ±0.5×(F×2P)(F:촬영 렌즈의 F 번호, P:촬상 소자의 화소 피치) 정도로 억제할 필요가 있다. 또한, 바람직하게는 ±0.25×(F)×2P) 정도로 억제하는 것이 좋다. 이 어긋남이 크면, 무한히 먼 곳이나 지근 거리에서의 화질이 열화되어 바람직하지 못하다.
상기와 같이, 본 실시예에 따르면, 광학 부재(1)의 다리부(1c)의 접촉부(1d)가 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)와 접촉함으로써, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 광축 방향의 위치 결정이 행하여져, 따라서 촬상 소자(2b)의 면 정밀도가 비교적 나쁜 네 코너의 부분을 이용하는 일없이, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 광축 방향의 위치 결정을 할 수 있다. 또한, 거울 프레임(4)이 기판(PC)에 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)를 위치 결정 기준으로 삼아 설치됨으로써, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 광축 직교 방향이 위치 결정되기 때문에, 마찬가지로 촬상 소자(2b)의 면 정밀도가 비교적 나쁜 네 코너의 부분을 이용하는 일이 없어, 저비용이면서 높은 위치 결정 정밀도를 달성할 수 있게 된다.
특히, 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에, 촬상 소자(2b)와 기판(PC)를 접속하기 위한 패드(2c) 및 와이어(W)가 형성되어 있는 경우, 다리부(1c)의 접촉부(1d)가 패드(2c)보다도 광전 변환부(2d)측에서 주위면(2a)과 접촉하도록 구성하면, 촬상 소자(2b)를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도 접촉부(1d)의 접촉 면적을 크게 확보할 수 있고, 그에 따라 광학 부재(1)를 안정시킴과 동시에, 접촉면의 면압을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 촬상 소자(2b)의 보호를 도모하면서도, 패드(2c)나 와이어(W)와의 간섭이 억제되고, 게다가 고정밀도의 위치 결정이 달성되게 된다. 또, 광전 변환부(2d)를 촬상 소자(2b)의 중앙부에 배치하면, 주위면(2a)에 있어서의 다리부(1c)의 접촉부(1d)가 접촉 가능한 영역을 렌즈부(1a)의 광축에 대하여 대칭으로 배치할 수 있기 때문에, 촬상 소자(2b)를 콤팩트한 구성으로 유지하면서도, 접촉부(1d)의 하면 면적을 넓게 확보할 수 있어, 안정된 위치 결정을 달성할 수 있다. 바람직하게는, 도5에 도시한 바와 같이, 광전 변환부(2d)의 중심을 촬상 소자(2b)의 중심과 일치시키는 것이 좋다. 이에 따라, 촬상 소자(2b) 전체의 구조가 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)의 광축에 대하여 대칭에 가까운 구조로 되기 때문에, 부품 형상을 보다 단순화할 수 있다. 또한, 거울 프레임(4)이 기판(PC)와 접착되어 있고, 다른 2개소의 접착부와 정합하여 촬상 장치의 외부에 대하여 이물이 침입하지 않도록 밀봉된 상태로 유지되기 때문에, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 대한 이물의 악영향을 배제할 수 있다. 이들에 이용하는 접착제는 방습성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 습기의 침입에 의한 촬상 소자나 패드의 표면 열화를 막을 수 있다.
또한, 렌즈부(1a)를 거울 프레임(4)에 대하여 광축 방향으로 가압하는 탄성 부재(6)를 설치하고 있기 때문에, 이러한 탄성 부재(6)의 탄성력을 이용하여 렌즈부(1a)를 적절한 힘으로 광축 방향에 따라서 압박할 수 있어, 내측에 회로가 배치된 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 과대한 스트레스가 발생하는 일이 없다. 또한 거울 프레임(4)의 광축 방향에 큰 힘이 부가된 경우에도 그 힘은 거울 프레임(4)을 거쳐 기판(PC)에는 전달하지만, 직접 촬상 소자(2b)에 전달되는 일이 없어, 촬상 소자(2b)의 보호라는 관점에서 바람직하다.
또한, 차광 판(5)과 필터(7)로 구성하는 커버 부재를 렌즈부(1a)보다 피사체측에 배치하고 있기 때문에, 렌즈부(1a)를 드러내게 하는 일없이, 그 보호를 도모할 수 있음과 동시에, 렌즈면으로의 이물 부착 방지도 도모할 수 있다. 또한, 필터(7)가 적외선 흡수 특성을 갖는 재질로 형성되어 있기 때문에, 별도로 적외선 커트 필터를 설치할 필요가 없어져, 부품 점수를 삭감할 수 있기 때문에 바람직하다. 필터(7)에 적외선 커트 특성을 부여하는 대신에, 광학 부재(1) 자체를 적외선 흡수 특성이 있는 소재로 형성하거나, 렌즈(1a)의 표면에 적외선 커트 특성을 갖는 피막을 코팅하는 것도 생각할 수 있다.
또한, 조립 시에 있어서, 차광 판(5)을 거울 프레임(4)으로부터 제거한 상태에서, 광학 부재(1)를 거울 프레임(4)에 대하여 피사체측으로부터 삽입할 수 있고, 그 후, 차광 판(5)을 거울 프레임(4)에 조립할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 광학 부재(1)의 조립성이 향상되어, 자동 조립 등을 용이하게 행할 수 있다. 이 때, 거울 프레임(4)의 하부(4a) 어느 하나에 공기 릴리프 구멍을 형성해 두면, 거울 프레임(4)와 광학 부재(1)의 간극이 미소하더라도 용이하게 부착할 수 있다. 단지, 이러한 공기 릴리프 구멍은, 조립 후에 충전제 등으로 밀봉함으로써, 외부로부터의 이물 침입이나 습기에 의한 촬상 소자 및 패드의 표면 열화 등을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 경우의 충전제는 광 누설을 억제하도록 차광성이 있는 것이 바람직하다. 또한, 기판(PC)에 거울 프레임(4)을 접착한 후에, 광학 부재(1)를 삽입해도 좋고, 혹은 광학 부재(1)을 거울 프레임(4)에 부착한 후에, 그 유닛마다 기판(PC)와 접착되도록 하여도 좋으며, 그에 따라 공정의 자유도가 확보된다. 후자의 조립 수순으로 하는 경우에는, 거울 프레임(4)의 격벽(4c)은 광학 부재(1)의 누락 방지 기능을 겸할 수 있다.
광학 부재(1)의 다리부(1c)가 촬상 소자(2b) 광전 변환부(2d)의 근처에 배치되어 있기 때문에, 결상에 기여하지 않은 광속이 다리부(1c)에 반사하여 광전 변환부(2d)에 입사함으로써, 고스트나 플레어가 발생하는 원인으로 되는 것이 염려된다. 이를 방지하기 위해서는, 렌즈부(1a)의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀[개구(3a)]의 피사체측에 주변 광속을 규제하는 제2 스로틀[개구(5a')]을 배치하여, 불필요한 광의 입사를 저감시키는 것이 효과적이다. 또, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 짧은 변 및 긴 변, 대각 방향에서 화각이 서로 다르기 때문에, 제2 스로틀의 개구(5a')를 직사각형으로 함으로써 한층 보다 높은 효과가 얻어진다. 또한, 본 실시예에서는 차광 판(5)의 개구(5a')에 이 기능을 갖게 하고 있지만, 필터(7)의 피사체측에 차광성을 갖는 피막을 필요한 개구부 이외에 코팅 또는 도포함으로써 스로틀을 형성해도 좋다. 또한, 마찬가지의 이유에 의해, 다리부(1c)의 적어도 일부에 내면 반사 방지 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 내면 반사 방지 처리란, 예를 들면 표면 거칠기를 거칠게 한 면을 형성하고, 결상에 기여하지 않은 광속을 산란시키도록하는 것, 반사 방지 코팅 또는 저반사 특성을 갖는 도료를 도포하는 것을 포함한다.
또한, 개구(3a)를 구비한 스로틀 판(3)을 렌즈부(1a)의 입사면측에 설치하고 있기 때문에, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 입사하는 광속을 수직에 가까운 각도로 입사받아, 즉 텔레센트릭에 가까운 것으로 할 수 있어, 이에 의해 고화질의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 렌즈부(1a)의 형상은 상측으로 강한 곡율의 면을 향한 플러스 렌즈의 형상으로 함으로써, 제1 스로틀[개구(3a)]와 렌즈부(1a)의 주점과의 간격이 크게 취해져, 보다 텔레센트릭에 가까운 바람직한 구성이 된다. 본 실시예에서는, 렌즈부(1a)를 물체측으로 볼록면을 향한 플러스의 메니스커스 형상으로 하고 있다. 또한, 보다 고화질의 화상을 얻기 위해서는, 후술하는 제3 실시예와 같이 렌즈부를 복수매의 렌즈로 구성하는 것이 바람직하다.
도7은 제2 실시예에 따른 촬상 장치를 나타내는 도면이다. 제2 실시예에 있어서는, 상술한 실시예에 대하여, 스로틀 판 및 차광 판의 구성을 변경한 점만이 다르기 때문에, 그 밖의 마찬가지 구성에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도7에 있어서, 거울 프레임(4)의 상부(4b) 상단에는, 얇은 차광 시트(8)를 상면에 접착한 유지 부재(5')가 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광성이 있는 소재로 이루어지는 유지 부재(5')의 중앙 개구(5a') 내에는 적외선 흡수 특성을 갖는 소재로 이루어지는 필터(7')가 감합 배치되어 있다. 유지 부재(5')의 개구(5a')의 상부 모서리에는 테이퍼면(5b')이 형성되어 있고, 여기에 접착제 B를 부착시킴으로써, 유지 부재(5')와 필터(7')의 접합을 행할 수 있다. 또한, 유지 부재(5')는 개구(5a')의 아래쪽을 향해서 돌출하여 내부 직경이 점점 직경 축소하는 직경 축소부(5c')를 형성하고 있고, 그 하단의 가장 조여진 부분이 제1 스로틀(5d')을 구성한다. 또한, 차광 시트(8)의 중앙 개구(8a)가 제2 스로틀을 구성한다. 유지 부재(5') 와 필터(7')와 차광 시트(8)로 커버 부재를 구성한다.
본 실시예에 따르면, 유지 부재(5')와 필터(7')와 차광 시트(8)로 구성하는 커버 부재를 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)보다 피사체측에 배치하고 있기 때문에, 렌즈부(1a)를 드러내게 하는 일없이, 그 보호를 도모할 수 있음과 동시에, 렌즈면으로의 이물 부착 방지도 도모할 수 있다. 또한, 이러한 커버 부재는 일체로 형성할 수 있기 때문에, 촬상 장치 전체의 부품 점수 삭감에 공헌한다.
상술한 실시예와 마찬가지로, 광학 부재(1)의 다리부(1c)가 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 근처에 배치되어 있기 때문에, 결상에 기여하지 않은 광속이 다리부(1c)에 반사되고, 광전 변환부(2d)에 입사함으로써, 고스트나 플레어가 발생하는 원인으로 되는 것이 염려된다. 본 실시예에 있어서는, 렌즈부(1a)의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀(5a')의 피사체측에, 주변 광속을 규제하는 제2 스로틀[개구(8a)]를 배치하여 불필요한 광의 입사를 저감하고 있다. 또, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 긴 변 및 짧은 변, 대각 방향에서 화각이 서로 다르기 때문에, 제2 스로틀의 개구(8a)를 직사각형으로 함으로써 한층 높은 효과가 얻어진다.
도8은 도1 및 도7의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)의 제1 실시예(실시예 1)에 관한 수차도이다. 또한, [표 1]에, 본 실시예의 렌즈부의 렌즈 데이터를 나타낸다.
본 명세서 내에서 이용하는 표 중의 기호에 대해서는, f는 전계의 초점 거리(㎜), F는 F 번호, ω는 반면각(°), r은 곡율 반경(㎜), d는 축 상면 간격(㎜), nd는 d선에 대한 굴절률, νd는 아베수이다.
또한 면 No. 중의 *는 비구면인 것을 나타내고 있고, 이러한 비구면은 면의 정점을 원점으로 하고 광축 방향을 X 축으로 하는 직교 좌표계에 있어서, 정점 곡율을 C, 원추 상수를 K, 비구면 계수를 A4, A6, A8, A10, A12로 하여, 이하의 수식으로 나타낸다.
도9는 도1 및 도7의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)의 제2 실시예(실시예 2)에 관한 수차도이다. 또한, [표 2]에, 본 실시예의 렌즈부의 렌즈 데이터를 나타낸다.
도10은 제3 실시예에 관한 촬상 장치를 나타내는 도면이다. 제3 실시예에 있어서는, 도2의 실시예에 대하여, 복수의 렌즈부를 갖도록 광학 부재의 구성을 변경한 점만이 주로 다르기 때문에, 다리부와 촬상 소자의 접촉 위치를 포함하는 그 밖의 마찬가지의 구성에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도10에 있어서, 광학 부재(19)는 각각 플라스틱 재료로 이루어지는 상측 렌즈(1')와 피사체측 렌즈(9)로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')는 도1에 나타내는 광학 부재(1)와 유사한 형상을 갖고 있지만, 상부에 형성된 링부(1f')의 광축 방향 높이가 증대하고 있다. 링부(1f')의 반경 방향 내측이고 상면부(1b')의 상방에는, F 번호를 규정하는 스로틀 판(3)을 통해 피사체측 렌즈(9)가 배치되어 있다. 피사체측 렌즈(9)는 링부(1f')의 내주에 감합하는 플랜지부(9b)와, 중앙에 형성된 렌즈부(9a)로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')의 렌즈부(1a')가 플러스 렌즈인 데 대하여, 피사체측 렌즈(9)의 렌즈부(9a)는 마이너스 렌즈로 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 스로틀 판(3)은, 렌즈부(1a', 9a)의 렌즈 사이 거리를 규제하는 스페이서로서 기능하고, 또한 스로틀 판(3)의 개구(3a)가 F 번호를 규정하는 제1 스로틀로서 기능한다.
상측 렌즈(1')의 링부(1f')의 내주면과, 피사체측 렌즈(9)의 플랜지부(9b)의 외주면은, 상호 동일한 직경이고 또한 광축과 평행하게 되어 있기 때문에, 이러한 면끼리 결합하는 것에 의해 렌즈부(1a', 9a)의 광축 직교 방향의 위치 결정을 할 수 있어, 이들 광축을 용이하게 일치시킬 수 있다. 또한, 상측 렌즈(1')에 대하여, 피사체측 렌즈(9)는 그 주위에 부여된 접착제 B에 의해 접합되어 있다.
거울 프레임(4)의 상부(4b) 상단에는 얇은 차광 시트(8)를 상면과 접착한 유지 부재(5')가 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광성이 있는 소재로 이루어지는 유지 부재(5')의 중앙 개구(5a') 내에는, 적외선 흡수 특성을 갖는 소재로 이루어지는 필터(7')가 감합 배치되어 있다. 유지 부재(5')의 개구(5a')의 상부 모서리에는 테이퍼면(5b')이 형성되어 있고, 여기에 접착제 B를 부착시킴으로써, 유지 부재(5')와 필터(7')의 접합을 행할 수 있다. 또한, 유지 부재(5')는 개구(5a')의 아래쪽을 향해서 돌출하여 내부 직경이 점점 직경 축소하는 직경 축소부(5c')를 형성하고 있는데, 이러한 부분은 불필요한 광의 침입을 억제하는 차광부로서 기능한다. 또한, 차광 시트(8)의 중앙 개구(8a)가 제2 스로틀을 구성한다.
도11은 도10의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(19)의 렌즈부(1a', 9a)의 제3 실시예(실시예 3)에 관한 수차도이다. 또한, [표 3]에 본 실시예의 렌즈부의 렌즈 데이터를 나타낸다.
도12는 제4 실시예에 관한 촬상 장치를 나타내는 도면이다. 제4 실시예에 있어서도, 제1 및 제2 실시예에 대하여 복수의 렌즈부를 갖도록 광학 부재의 구성을 변경한 점만이 주로 다르기 때문에, 그 밖의 마찬가지의 구성에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도12에 있어서, 광학 부재(19')는 각각 플라스틱 재료로 이루어지는 상측 렌즈(1')와 피사체측 렌즈(9')로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')는 도1에 나타내는 광학 부재(1)와 유사한 형상을 갖고 있지만, 상부에 형성된 링부(1f')의 광축 방향 높이가 증대하고 있다. 상면부(1b')의 상방에는 F 번호를 규정하는 스로틀 판(3)을 통해 피사체측 렌즈(9')가 배치되어 있다. 피사체측 렌즈(9')는 링부(1f')의 외주에 감합하는 원통부(9c')와, 중앙에 형성된 렌즈부(9a')와, 렌즈부(9a')의 외주에 설치된 단부(9b')로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')의 렌즈부(1a')가 플러스 렌즈인 데 대하여, 피사체측 렌즈(9')의 렌즈부(9a')는 마이너스 렌즈로 되어 있다. 또한, 스로틀 판(3)은 렌즈부(1a', 9a')의 렌즈 사이 거리를 규제하는 스페이서로서 기능한다.
본 실시예에 있어서는, 탄성 부재(6)가 피사체측 렌즈(9')의 단부(9b')와 접촉하고 있으며, 따라서, 그 탄성력은 피사체측 렌즈(9')로부터 스로틀 판(3)을 통하여 상측 렌즈(1')로 전달되도록 되어 있다. 또한, 상측 렌즈(1')의 링부(1f') 외주면과 피사체측 렌즈(9')의 원통부(9c') 내주면은, 상호 동일 직경이고 또한 광축과 평행하게 되어 있기 때문에, 이러한 면끼리가 결합함으로써 렌즈부(1a', 9a')의 광축 직교 방향의 위치 결정을 할 수 있어, 이들 광축을 용이하게 일치시킬 수 있다. 또한, 상측 렌즈(1')에 대하여 피사체측 렌즈(9')는 원통부(9c')의 하단에 부여된 접착제 B에 의해 접합되어 있다.
도13은 도12의 실시예에 적용 가능한 광학 부재(19')의 렌즈부(1a', 9 a') 의 제4 실시예(실시예 4)에 관한 수차도이다. 또한, [표 4]에, 본 실시예의 렌즈부의 렌즈 데이터를 나타낸다.
본 실시예에 따르면, 이와 같이, 적어도 1매의 플러스 렌즈(1a')와, 적어도 1매의 마이너스 렌즈(9a')를 마련함으로써, 구면 수차나 상면 만곡의 보정을 양호하게 행할 수 있다. 또, 색 수차의 보정도 용이하게 된다. 또한, 렌즈를 수지 재료로 구성한 경우에 문제가 되기 쉬운 온도 변화 시의 굴절률 변화나 렌즈 형상 변화의 영향도, 플러스 렌즈(1a')와 마이너스 렌즈(9a')를 조합함으로써 상쇄할 수 있어, 따라서 온도 변화에 의한 상점 위치의 변동을 작게 억제할 수 있다.
또한, 렌즈부(1a', 9a')와 같이, 2매 이상의 렌즈로부터 촬영 광학계를 구성함으로써, 수차 보정의 자유도가 증대되어, 보다 고화질의 화상을 얻을 수 있다.
또한, 가장 상측의 렌즈부(1a')는 플러스 렌즈이고, F 번호를 규정하는 스로틀[개구(3a)]이 가장 상측의 렌즈부(1a')보다 피사체측에 배치되어 있으면, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 입사하는 광속의 텔레센트릭 특성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 제3, 제4 실시예와 같이, 2매의 렌즈를 이용한 경우에는 상측 렌즈(1')의 다리부(1c')[접촉부(1d')를 포함함]의 치수뿐만 아니라, 피사체측의 렌즈(9)와 상측 렌즈(1')의 간격도 정밀도가 좋게 관리함으로써, 조립 시의 합초 위치에 관한 조정을 불필요하게 할 수 있다. 또, 피사체측 렌즈(9)와 상측 렌즈(1')의 간격에 대해서는 스로틀 판(3)의 두께를 변경함으로써 미세 수정이 가능하게 되어 있다.
또한, 이상의 실시예에 상관없이, 피사체측 렌즈(9, 9')는 플러스 렌즈나, 텔레컨버터, 와이드컨버터 등이어도 좋다. 또한, 더욱 고화질을 기대하는 경우에는 렌즈부를 3매 이상의 렌즈로 구성해도 좋다. 그리고 렌즈부를 복수의 렌즈군으로 이루어지는 줌 렌즈의 구성으로 하면, 초점 거리를 가변으로 할 수 있어, 보다 많은 촬영 용도에 대응 가능해진다.
다음으로 탄성 수단의 실시예에 대하여 설명한다.
도14의 제5 실시예에 있어서, 차광 판(5)과 광학 부재(1)의 단부(1e) 사이에는 탄성 수단(6)이 배치되고, 차광 판(5)이 거울 프레임(4)에 장착됨으로써 탄성 변형되고, 그 탄성력에 의해, 광학 부재(1)를 도14 내에서 하방을 향해서 가압하고 있다. 따라서, 차광 판(5)으로부터의 힘은 거울 프레임(4)을 거쳐서 기판(PC)에는 전달되지만, 직접 촬상 소자(2b)에 전달되는 일이 없다.
또한, 광학 부재(1)의 접촉부(1d)는 전술한 도4에 나타내는 바와 같은 형상이고, 다리부(1c)의 일부를 구성하여 이루어진다. 본 실시예에 있어서는, 도5에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 있어서, 패드(2c)의 내측에 접촉부(1d)만이 접촉한 상태로 배치되게 된다. 따라서, 면 평면도에 관해서는 접촉부(1d)의 하면만 소정 범위로 유지되면 족하다. 또한, 다리부(1c)[접촉부(1d)]는 4개이고 광학 부재(1)의 무게 중심은 그 중앙에 오기 때문에, 광학부재(1)를 단체로 평면에 탑재했을 때에 렌즈부(1a)의 광축이 평면에 대하여 직교하는 위치와 형상을 갖고 있다고 할 수 있다. 따라서, 거울 프레임(4)의 내주면과 광학 부재(1)의 외주면 사이에 간극이 있었다고 해도, 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 다리부(1c)를 접촉시켰을 때에 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)에 대하여 광축이 직교하여, 보다 변형이 적은 화상을 얻을 수 있다. 여기서, 주위면(2a)의 이면(도1에서 하면측)에는 촬상 소자의 도시하지 않은 회로(신호 처리 회로를 포함함)가 형성되어 있지만, 접촉부(1d)의 접촉에 의해 회로의 처리에는 영향이 미치지 않게 되어 있다.
여기서, 접촉부(1d)의 접촉 위치를 검토하기 위해서, 예를 들면 도5에 나타내는 광전 변환부(2d)의 표면 중 코너부(2g) 등은 유효 화소 영역을 전회 소 영역보다 약간 작게 함으로써 화상 형성과 무관계한 영역이 되기 때문에, 그와 같은 경우에는 광전 변환부(2d) 내이더라도, 코너부(2g)의 영역에 접촉부(1d)를 접촉시키더라도 촬상 소자(2b)의 촬상 성능에 영향을 줄 염려가 적다고 할 수 있다. 또한, 주위면(2a) 또는 광전 변환부(2d) 표면 중 어느 한 영역과 접촉시킨다 해도, 접촉부(1d)로부터의 하중은 500g/㎜2 이하)인 것이 바람직하다. 이 하중(면압)을 초과하면 촬상 소자(2b)에 손상이 부여될 우려가 있기 때문이다. 단지, 진동 등에 의한 화상의 흔들거림을 고려하면, 접촉부(1d)로부터의 하중은 5g 이상인 것이 바람직하다. 이러한 하중은 후술하는 바와 같이 탄성 수단인 코일 스프링(6)의 선 직경 및 감기 횟수 등을 선택함으로써 적절하게 관리할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 접촉부(1d)가 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)과 접촉한 상태에서, 광학 부재(1)의 단부(1c)의 하면과 거울 프레임(4) 하부(4a)의 격벽(4c) 사이에는 간극(Δ)이 형성되도록 되어 있기 때문에, 렌즈부(1a)와 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)와의 거리(L)(즉 광축 방향 위치 결정)은 다리부(1c)의 길이에 의해 정밀도 좋게 설정되게 되어 있다. 본 실시예에서는 4개소의 접촉부를 형성하고 있지만, 1개소 내지 3개소이어도 좋다. 또한, 패드(2c)와의 간섭을 회피할 수 있는 것이면, 광학 부재(1)의 원통형의 다리부(1c)에 따른 고리띠 형상의 접촉부이어도 좋다.
또한, 광학 부재(1)의 단부(1e)를 소정의 탄성력으로 광축 방향으로 가압하는 탄성 수단(6)을 설치하고 있기 때문에, 이러한 탄성 수단(6)의 탄성력을 이용하여, 거울 프레임(4)에 대하여 광축 방향에 따라서 다리부(1c)[접촉부(1d)]를 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 적절한 접촉력(상술한 5g 이상 500g 이하의 하중에 상당하는 힘)으로 압박할 수 있고, 따라서 광학 부재(1)와 촬상 소자(2b)의 광축 방향의 위치 결정이 용이함에도 불구하고, 경시 변화에 의해 부품에 휘어짐 등의 변형이 생긴 경우에도, 안정된 탄성력으로 광학 부재(1)를 촬상 소자(2b)에 대하여 압박할 수 있으며, 이에 의해 진동이 생겼을 때에서의 광학 부재(1)의 흔들거림을 억제할 수 있고, 게다가 충격이 생겼을 때에, 내측에 회로가 배치된 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 과대한 스트레스를 생기게 하는 일이 없다. 또한, 거울 프레임(4)의 광축 방향에 충격력 등의 큰 힘이 가해진 경우에도 그 힘은 거울 프레임(4)을 통해서 기판(PC)에는 전달되지만, 직접 촬상 소자(2b)에 전달되는 일이 없어, 촬상 소자(2b)의 보호라는 관점에서 바람직하다. 또한, 탄성 수단(6)으로서는 우레탄이나 스폰지 등도 고려되지만, 장기간 안정된 탄성력을 발휘할 수 있는 금속제 스프링 등이 바람직하다.
도15는 탄성 수단의 변형예를 포함하는 촬상 장치의 단면도이고, 도16은 광학 부재와 탄성 수단을 분해한 상태로 나타내는 사시도이다. 도15의 탄성 수단(16)은 차광성을 갖는 소재로 이루어지고, 도14의 스로틀 판(3) 대신에 스로틀 기능을 발휘하도록 되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 도16으로부터 분명한 바와 같이, 수지제의 탄성 수단(16)은 중앙에 개구(스로틀)(16a)를 갖는 대략 원반형의 시트형 부재이고, 그 원주로부터 등간격으로 반경 방향 외측을 향하여 4개의 돌기부(16b)가 돌출하고 있다. 한편, 광학 부재의 꼭대기부에 형성된 링부(11f)는 돌기부(16b)에 대응하고, 절개(11g)를 형성하고 있다. 절개(11g)에 돌기부(16b)를 결합시킴으로써, 탄성 수단(16)은 링부(11f) 내에 탄합적으로 부착되게 되어 있다. 또한, 차광 판(15)을 부착할 때에, 그 하면에 형성된 돌기(15c)로, 각 돌기부(16b)를 상방에서 가압하면, 돌기부(16b)가 탄성 변형되어, 광학 부재(11)를 소정의 탄성력으로 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 대하여 압박하도록 되어 있다. 그 밖의 구성에 관해서는 도14에 나타내는 실시예와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
도17은 제6 실시예에 관한 촬상 장치를 나타내는 도면이다. 제6 실시예에 있어서는, 상술한 실시예에 대하여 스로틀 판 및 차광 판의 구성을 변경한 점만이 다르기 때문에, 그 밖의 마찬가지의 구성에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도17에 있어서, 거울 프레임(4)의 상부(4b) 상단에는 얇은 차광 시트(8)를 상면과 접착한 유지 부재(5')가 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광성이 있는 소재로 이루어지는 유지 부재(5')의 중앙의 개구(5a') 내에는 적외선 흡수 특성을 갖는 소재로 이루어지는 필터(7')가 감합 배치되어 있다. 유지 부재(5')의 개구(5a') 상부 모서리에는 테이퍼면(5b')이 형성되어 있고, 여기에 접착제 B를 부착시킴으로써, 유지 부재(5')와 필터(7')의 접합을 행할 수 있다. 또한, 유지 부재(5')는 개구(5a') 아래쪽을 향해서 돌출하여 내부 직경이 점점 축소하는 직경 축소부(5c')를 설치하고 있고, 그 하단의 가장 조여진 부분이 제1 스로틀(5d')을 구성한다. 또한, 차광 시트(8)의 중앙 개구(8a)가 제2 스로틀을 구성한다. 유지 부재(5')와 필터(7')와 차광 시트(8)로 커버 부재를 구성한다.
본 실시예에 따르면, 유지 부재(5')와 필터(7')와 차광 시트(8)로 구성하는 커버 부재를 광학 부재(1)의 렌즈부(1a)보다 피사체측에 배치하고 있기 때문에, 렌즈부(1a)를 드러나게 하는 일없이 그 보호를 도모할 수 있음과 동시에, 렌즈면으로의 이물 부착 방지도 도모할 수 있다. 또한, 이러한 커버 부재는 일체로 형성할 수 있기 때문에, 촬상 장치 전체의 부품 점수 삭감에 공헌한다.
상술한 실시예와 마찬가지로, 광학 부재(1)의 다리부(1c)가 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 근처에 배치되어 있기 때문에, 결상에 기여하지 않은 광속이 다리부(1c)에 반사하고, 광전 변환부(2d)에 입사함으로써, 고스트나 플레어가 생기는 원인으로 되는 것이 염려된다. 본 실시예에 있어서는, 렌즈부(1a)의 F 번호를 규정하는 제1 스로틀(5a')의 피사체측에 주변 광속을 규제하는 제2 스로틀[개구(8a)]을 배치하여 불필요한 광의 입사를 저감하고 있다. 또, 촬상 소자(2b)의 광전 변환부(2d)의 짧은 변 및 긴 변, 대각 방향으로 화각이 다르기 때문에, 제2 스로틀의 개구(8a)를 직사각형으로 함으로써, 한층 높은 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시예에 있어서도, 광학 부재(1)의 단부(1e)를 소정의 탄성력에 의해 광축 방향으로 가압하는, 압박 부재로서의 탄성 수단(6)을 설치하고 있기 때문에, 이러한 탄성 수단(6)의 탄성력을 이용하여, 거울 프레임(4)에 대하여 광축 방향을 따라서 다리부(1c)[접촉부(1d)]를 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 적절한 접촉력(상술한 5g 이상 500g 이하의 접촉력)으로 압박할 수 있고, 따라서 내측에 회로나 소자가 배치된 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 과대한 스트레스를 생기게 하는 일이 없고, 진동 때문에 광학 부재(1)가 흔들거리는 일도 없도록 되어 있다.
도18은 탄성 수단의 별도의 변형례를 포함하는 촬상 장치의 단면이다. 도18의 탄성 수단(26)은 유지 부재 즉 커버 부재와 일체로 되어 있다. 도18으로부터 분명한 바와 같이, 유지 부재(26)는 탄성 중합체 수지 등의 탄성 변형하기 쉬운 수지 재료로 이루어지고, 도17의 보유 부재(5')에 대하여 하면에 등간격으로 4개(2개만 도시)의 돌기부(탄성 수단)(26e)를 형성한 점만이 다르다. 유지 부재(26)를 거울 프레임(4)에 접착(B)함으로써, 돌기부(26e)가 탄성 변형하여, 광학 부재(1)를 소정의 탄성력에 의해 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 대하여 압박하도록 되어 있다. 그 밖의 구성에 관해서는 도17에 나타내는 실시예와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
도19는 제7 실시예에 관한 촬상 장치를 나타내는 도면이다. 제7 실시예에 있어서는, 도14의 실시예에 대하여, 복수의 렌즈부를 갖도록 광학 부재의 구성을 변경한 점만이 주로 다르기 때문에, 다리부와 촬상 소자와의 접촉 위치를 포함하는, 그 밖의 마찬가지의 구성에 관해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도19에 있어서, 광학 부재(19)는 각각 플라스틱 재료로 이루어지는 상측 렌즈(1')와 피사체측 렌즈(9)로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')는 도14에 나타내는 광학 부재(1)와 유사한 형상을 갖고 있지만, 상부에 형성된 링부(1f')의 광축 방향 높이가 증대하고 있다. 링부(1f')의 반경 방향 내측이고 상면부(1b')의 상방에는, F 번호를 규정하는 스로틀 판(3)을 통해 피사체측 렌즈(9)가 배치되어 있다. 피사체측 렌즈(9)는 링부(1f')의 내주에 감합하는 플랜지부(9b)와, 중앙에 형성된 렌즈부(9a)로 구성되어 있다. 상측 렌즈(1')의 렌즈부(1a')가 플러스 렌즈인 데 대하여, 피사체측 렌즈(9)의 렌즈부(9a)는 마이너스의 렌즈로 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 스로틀 판(3)은 렌즈부(1a', 9a)의 렌즈 사이 거리를 규제하는 스페이서로서 기능하고, 스로틀 판(3)의 개구(3a)가 F 번호를 규정하는 제1 스로틀로서 기능한다.
상측 렌즈(1')의 링부(1f') 내주면과 피사체측 렌즈(9)의 플랜지부(9b) 외주면은 상호 동일한 직경이고 또한 광축에 평행하게 되어 있기 때문에, 이러한 면끼리 결합함으로써 렌즈부(1a', 9a)의 광축 직교 방향의 위치 결정을 할 수 있어, 이들 광축을 용이하게 일치시킬 수 있다. 또한, 상측 렌즈(1')에 대하여, 피사체측 렌즈(9)는 그 주위에 부여된 접착제 B에 의해 접합되어 있다.
거울 프레임(4)의 상부(4b) 상단에는 얇은 차광 시트(8)를 상면에 접착한 유지 부재(5')가 접착제 B에 의해 부착되어 있다. 차광성이 있는 소재로 이루어지는 보유 부재(5')의 중앙 개구(5a') 내에는 적외선 흡수 특성을 갖는 소재로 이루어지는 필터(7')가 감합 배치되어 있다. 유지 부재(5')의 개구(5a')의 상부 모서리에는 테이퍼면(5b')이 형성되어 있고, 여기에 접착제 B를 부착시킴으로써 유지 부재(5')와 필터(7')의 접합을 행할 수 있다. 또한, 유지 부재(5')는 개구(5a')의 아래쪽을 향해서 돌출하여 내부 직경이 점점 직경 축소하는 직경 축소부(5c')를 형성하고 있지만, 이러한 부분은 불필요한 광의 침입을 억제하는 차광부로서 기능한다. 또한, 차광 시트(8)의 중앙 개구(8a)가 제2 스로틀을 구성한다.
또한, 본 실시예에 있어서도, 광학 부재(19)의 단부(1e')를 소정의 탄성력에 의해 광축 방향으로 가압하는, 압박 부재로서의 탄성 수단(6)을 설치하고 있기 때문에, 이러한 탄성 수단(6)의 탄성력을 이용하여, 거울 프레임(4)에 대하여 광축 방향을 따라서 다리부(1c')[접촉부(1d')]를 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 적절한 접촉력(상술한 5g 이상 500g 이하의 접촉력)으로 압박할 수 있고, 따라서 내측에 회로가 배치된 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 과대한 스트레스를 생기게 하는 일이 없어, 진동 때문에 광학 부재(19)가 흔들거리는 일도 없게 되어 있다.
도20은 탄성 수단의 또 다른 변형예의 사시도이다. 도20의 탄성 수단(36)은 광학 부재와 일체로 되어 있고, 예를 들면 탄성 수단(6)을 생략한 도14의 촬상 장치에 조립 가능한 것이다. 도20으로부터 분명한 바와 같이, 광학 부재(36)는 도14의 광학 부재(1)에 대하여, 단부(36e)에 등간격으로 4개(3개만 도시)의 돌기부(탄성 수단)(36f)와 그것을 지지하는 아암부(36g)를 형성한 점만이 다르다. 도14에 나타내는 바와 같이 광학 부재(36)를 조립한 상태에서는, 돌기부(36g)가 차광 판(5)(도14)의 하면과 접촉하도록 되어 있고, 그것에 의해 한쪽을 지지하는 아암(36g)이 탄성 변형되어, 그 결과 생기는 탄성력에 의해, 광학 부재(1)를 소정의 탄성력으로 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 대하여 압박하도록 되어 있다(도14). 그 밖의 구성에 관해서는 도14에 나타내는 실시예와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
도21은 탄성 수단의 또 다른 변형예를 포함하는 촬상 장치의 단면도이다. 도21의 탄성 수단은 거울 프레임과 일체로 되어 있다. 도21로부터 분명한 바와 같이, 거울 프레임(46)은 도14의 거울 프레임(4)에 대하여, 상반부(46b)에 등간격으로 4개(2개만 도시)의 절개(46d)를 형성하고 있고, 이러한 절개(46d)의 도21에서 하부 모서리에, 광축과 평행하게 연장하는 아암(46e)의 하단을 접속하고 있다. 아암(46e)의 상단에는 광축 직각 방향 내향으로 돌출한, 단면이 대략 삼각형형의 돌기부(46f)가 형성되어 있다. 또, 광학 부재(1)의 단부(1e)의 상부는 도21에 도시하는 바와 같이 테이퍼 형상으로 되어 있으면 바람직하다. 아암(46e)과 돌기부(46f)로 탄성 수단을 구성한다.
기판(PC)에 부착된 거울 프레임(46) 내에, 광학 부재(1)를 도21의 상방으로부터 삽입할 때에는, 돌기부(46f)에 단부(1e)가 접촉하여, 아암(46e)을 광축 직각 방향 외향으로 밀어서 넓히도록 탄성 변형시키기 때문에, 광학 부재(1)의 조립은 용이하다. 한편, 도21에 나타내는 위치까지, 광학 부재(1)가 부착되었을 때는 아암(46e)의 변형이 복귀되지만, 그 복귀는 완전하지 않고 약간 변형이 남도록 돌기부(46f)의 형상이 정해져 있다. 따라서, 그 결과 생기는 탄성력에 의해, 돌기부(46f)는 화살표의 방향에 단부(1c)를 가압하고, 그것에 의해 광학 부재(1)를 소정의 탄성력으로 촬상 소자(2b)의 주위면(2a)에 대하여 압박하도록 되어 있다. 그 밖의 구성에 관해서는, 도14에 나타내는 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 아암(46e)과 돌기부(46f)를 형성하는 구조상, 이대로는 충분한 방진 및방습 기능을 발휘할 수 없다. 이에 대하여, 예컨대 거울 프레임(46)의 탄성 구조부(46e, 46f)의 간극을 별도의 부재로 덮는 것에 의해 원하는 방진 및방습 기능을 발휘시킬 수 있다.
또한, 탄성 수단의 다른 예로서는 이상 진술한 것 외에도, 물결 용수철이나 접시 용수철의 조합을 이용하여도 좋다.
이상, 본 발명을 실시예를 참조하여 설명하여 왔지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정하여 해석되어서는 안되고, 적절하게 변경 및 개량이 가능한 것은 물론이다. 예를 들면, 본 실시예에서는 촬상 소자(2b)와 기판(PC)의 접속은 와이어(W)에 의해 행하고 있지만, 촬상 소자(2b)의 내부에 배선을 맞추어, 촬상 소자(2b)의 배면(광전 변환부와 반대측) 또는 측면에서 신호를 취득하는 구성도 생각할 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 촬상 소자의 주위면을 넓게 확보 가능함과 동시에, 결선을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 촬상 유닛을 베어 칩인 촬상 소자만으로 구성하였지만, 그 상면 또는 하면에 유리 등의 보호 부재를 접착함으로써 일체형의 촬상 유닛을 구성하는 것도 생각할 수 있다. 또한, 기판은 딱딱한 것에 한하지 않고 유연한 것이어도 좋다. 본 발명의 촬상 장치는 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터, PDA, AV 장치, 텔레비전, 가정 전화 제품 등 여러 가지의 것에 조립하는 것이 가능하다고 생각된다.

Claims (13)

  1. 베어 칩만으로, 또는 베어 칩의 상면 또는 하면에 보호 부재가 접착되어 구성되는 광전 변환부를 구비한 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자가 설치된 기판과,
    상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부와, 상기 촬상 소자에 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재와,
    탄성 수단과,
    상기 기판에 고정되어 상기 광학 부재를 지지하는 거울 프레임을 갖고,
    상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 광학 부재를 광축 방향으로 압박함으로써, 상기 광학 부재는 상기 촬상 소자를 향해 압박된 상태에서, 상기 접촉면이 상기 촬상 소자의 상기 렌즈부를 향한 면에만 접촉하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 다리부는 5 g 이상 500 g 이하의 하중이고, 상기 촬상 소자에 있어서의 상기 렌즈부를 향한 표면에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 거울 프레임에 설치되고, 상기 렌즈부로부터 피사체측으로 배치되고, 상기 탄성 수단을 압박하여 일부분 또는 전체에서 광을 투과시킬 수 있는 커버 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 탄성 수단은 상기 광학 부재 및 상기 커버 부재와 별개의 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 수단은 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 수단은 중앙에 개구를 갖는 시트형 부재인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시트형 부재는 차광성을 갖는 부재로 이루어지고, 상기 렌즈부의 F 넘버를 규정하는 조리개의 기능을 겸하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 탄성 수단은 상기 커버 부재와 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 탄성 수단은 상기 광학 부재와 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 거울 프레임은 상기 기판에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 베어 칩만으로, 또는 베어 칩의 상면 또는 하면에 보호 부재가 접착되어 구성되는 광전 변환부를 구비한 촬상 소자와, 상기 촬상 소자가 설치된 기판과, 상기 촬상 소자에 구비되는 상기 광전 변환부에 피사체상을 결상시키는 렌즈부와, 상기 렌즈부를 지지하는 다리부와, 상기 촬상 소자에 접촉하는 접촉면을 구비한 광학 부재와, 상기 기판에 고정되어 상기 광학 부재를 지지하는 동시에, 탄성 수단을 구비한 거울 프레임을 갖고, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 광학 부재를 광축 방향으로 압박함으로써, 상기 광학 부재는 상기 촬상 소자를 향해 압박되고, 상기 접촉면이 상기 촬상 소자의 상기 렌즈부를 향한 면에만 접촉하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탄성 수단의 탄성력에 의해 상기 다리부는 5 g 이상 500 g 이하의 하중이고, 상기 촬상 소자에 있어서의 상기 렌즈부를 향한 표면에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 부재는 상기 렌즈부와 상기 다리부가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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